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EE530 Eletrônica Básica I Prof. Fabiano Fruett Aula M - Circuitos com Diodos • • • • • • Retificadores Limitadores Restauradores Dobradores de tensão Modelos Exemplos de circuitos com diodos ideais M 1 Retificador de tensão M 2 1 Retificador de meia onda Circuito equivalente vO = R R v − VD 0 R + rD R + rD S v S ≥ VD0 Característica de transferência MFormas de onda de entrada e saída 3 Retificador de onda completa Característica de transferência D1 direto D1 reverso D2 reverso D2 direto M 4 2 Retificador em Ponte M 5 Retificador em Ponte M 6 3 Retificador em Ponte M 7 Capacitor de filtro Formas de onda de entrada e de saída, supondo um diodo ideal M 8 4 Situação prática iL = vO / R iD = iC + iL iD = C d vI + iL dt M Fonte: Sedra/Smith Fig. 3.419 Condução e corte vO = V p e − t/CR V p − Vr Carga e descarga Descarga Carga iC = iL Vr = Vp f CR iD = iC + iL M 10 Fonte: Sedra/Smith Fig. 3.41 5 Forma de onda do retificador de pico de onda completa Vr = Vp 2 fCR M 11 Limitadores Característica de transferência genérica M 12 6 Limitadores Limitador Rígido Limitador Suave M 13 M 14 Circuitos limitadores básicos 7 Circuito restaurador c.c. ou grampeador Grampeador com o diodo invertido: M 15 Situação com uma resistência de carga R M 16 8 Dobrador de tensão Grampeador Retif. Pico M 17 Dobrador de tensão v2 v1 v3 M 18 Ref: Sedra/Smith Ex. 3.33 9 Modelo de grandes sinais para o diodo iD = I S (e CD = v D / nVT τT VT − 1) IS e v D / nVT + C j 0 /(1 − Corrente de saturação Coeficiente de emissão Resistência ôhmica Tensão interna Capacitância de junção para polarização zero Coeficiente de graduação da junção Tempo de trânsito vD m ) V0 IS n RS V0 Cj0 m τT M 19 Modelo de pequenos sinais (revisão) vD = VD 0 + iD rd = VD 0 + ( I D + id )rd = (VD 0 + I D rd ) + id rd = VD + id rd Ponto de polarização: ID, VD rd = nVT / I D C d = (τ T /VT )I D m V C j = C j 0 /1 − D para VD < 0 V0 C j ≅ 2C j 0 , para VD > 0 M 20 10 Parâmetro do modelo SPICE para o diodo Nome do Parâmetro Símbolo Nome no SPICE Unidade Valor Default Corrente de saturação Coeficiente de emissão Resistência ôhmica Tensão interna Capacitância de junção para polarização zero Coeficiente de graduação da junção Tempo de trânsito Tensão de ruptura Corrente reversa em VZK IS n RS V0 Cj0 m IS N RS VJ CJ0 M TT BV IBV A — Ω V F — s V A 1 × 10 1 0 1 0 0,5 0 ∞ -10 1 × 10 τT VZK IZK M -14 21 Modelo para o diodo zener OBS: D1 é ideal M 22 11 Sugestão de estudo • Sedra/Smith Cap. 3 seções 3.7, 3.8 e 3.10 – Exercícios e problemas correspondentes M 23 Exercício M1 Projete um quadruplicador de tensão para ser utilizado em um transponder que a partir de um sinal V p sin ( ωt ) , gerado através de um excitador eletromagnético, gere um sinal contínuo com amplitude de +4Vp. M 24 12 Exercício K1 Utilize o modelo de queda de tensão constante (0.7 V) for cada diodo. a) Ache i1 e iL em função de vI b) Para qual faixa de valores de vI os 4 diodos conduzirão? Ache a função de transferência para esta condição. i1 vI iL vO M 25 Exercício K2 No circuito mostrado a seguir, I é uma corrente D.C. e vs é um sinal senoidal. Considere o capacitor C suficientemente grande. Use o modelo de pequenos sinais do diodo para calcular a componente de sinal da tensão de saída. Ache a expressão literal para a capacitância associada ao modelo de pequenos sinais deste diodo. M 26 13 Exemplos de Circuitos com Diodos Ideais • Ceifador – – – – Série simples Série polarizado Paralelo simples Paralelo polarizado • Grampeador • Multiplicador Fonte: R. Boylestad e L. Nashelsky, Dispositivos Eletrônicos M 27 Ceifador em série simples (diodo ideal) + + vi Positivo R vo − − + + vi Negativo − R vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62 28 14 Ceifador série polarizado (diodo ideal) Positivo + + V R vi − vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62 29 Ceifador série polarizado (diodo ideal) Positivo + vi − V + R vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62 30 15 Ceifador série polarizado (diodo ideal) Negativo + V vi − + R vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62 31 Ceifador série polarizado (diodo ideal) Negativo + vi − V + R vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62 32 16 Ceifador paralelo (diodo ideal) + vi + R vo positivo − + vi − + R vo negativo − − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63 33 Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal) Positivo + vi − + R V vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63 34 17 Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal) + + R vi vo V − − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63 35 Ceifador paralelo com polarização dupla (diodo ideal) + vi − + R V1 vo V2 − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63 36 18 Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal) Negativo + + R vi vo V − − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63 37 Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal) Negativo + vi − + R V vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63 38 19 Grampeador + + C R vi − vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63 39 Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66 40 Grampeador + + C vi − V1 R vo − M 20 Grampeador + + C vi V1 − R vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66 41 Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66 42 Grampeador + + C vi − R vo − M 21 Grampeador + + C vi V1 − R vo − M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66 43 Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66 44 Grampeador + + C vi − V1 R vo − M 22 Grampeador com entrada senoidal + + C − vi R 10V − vo + − M 45 Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66 Multiplicador de Tensão Vm + Vm − + C1 Triplicador ( 3Vm ) − + D1 D2 2Vm − C3 D3 D4 C2 + 2Vm C4 + − Duplicador ( 2Vm ) − 2Vm Quadruplicador ( 4Vm ) M Fonte: Boylestad 8° Edição p. 72 46 23
